Защо топлата вода замръзва по-бързо от студената вода? Разгадана е една от най-старите загадки на физиката

Всичко е свързано с необичайните свойства на връзките, които изграждат атомите, изграждащи водните молекули.

Водната молекула е изградена от голям кислороден атом, свързан с два водородни атома чрез ковалентни връзки (връзки, които включват обединяването на две двойки електрони от два атома)

Но когато водородният атом в една молекула се доближи до кислородния атом в друга молекула, той също се свързва с него чрез така наречената водородна връзка.

Тези водородни връзки се държат по необичаен начин и те са привлекли вниманието на изследователите.

Въпреки че водородните връзки обикновено са по-слаби от ковалентните връзки, те все пак са по-силни от силите на Ван дер Ваалс, което е сумата от всички атрактивни сили между молекулите с изключение на ковалентните връзки.

Химиците отдавна подозират, че водородните връзки, които свързват водните молекули, са това, което придава на водата някои от нейните причудливи свойства и прави точката на кипене много по-висока от тази на други течности, съставени от подобни молекули.

Изследователите в Сингапур вярват, че тези водородни връзки обясняват и ефекта на Mpemba, тъй като водят молекулите на водата в близък контакт помежду си, което също причинява отблъскваща сила между молекулите; в резултат на това ковалентните връзки се "разтягат" и натрупват енергия.

Докато течността се нагрява, водните молекули се отдалечават една от друга, „изтегляйки“ водородните връзки. Когато молекулите отново се свият и освободят енергия, този процес има ефект на охлаждане, което според учените означава, че горещата вода се охлажда по-бързо от студената вода и обяснява ефекта на Mpemba.

Изследователите изчисляват величината на допълнителното охлаждане, причинено от молекулната активност, и показват, че това оправдава разликите, наблюдавани между замръзването на топла и студена вода по време на експериментите.

Други физици обаче твърдят, че на теоретичното обяснение, дадено от специалисти от Сингапур, липсва нещо друго: то не може да предскаже новите свойства на водата, в резултат, например, от скъсяване на ковалентни връзки, така че има още една стъпка, която трябва да бъде предприета, докато тя бъде напълно решена. гатанка.